固体所在双轴应力调控二维材料析氢方面取得新进展

近期，中科院合肥研究院固体所纳米材料与器件技术研究部与新加坡南洋理工大学合作，在双轴应力调控二维材料析氢方面取得新进展，相关研究成果以“Biaxially Strained MoS2 Nanoshells with Controllable Layers Boost Alkaline Hydrogen Evolution”为题发表于国际期刊Advanced Materials（Adv. Mater., 27(34), 2202195(2022)）上。由于固有的拉伸应变和增强的局部电场，具有高度弯曲表面的纳米材料已被证明可以有效的调节自身表面的物理化学状态。研究表明，过渡金属二硫化物 (TMD)中的应力可激活其惰性基面，提高催化性能，例如二硫化钼 (MoS2)。然而，与传统的单轴应力相比，多维度应力和TMDs层数对局域电子结构、空穴的影响仍有待探索。

鉴于此，固体所研究人员提出了一种新型自硫化策略来诱导原位形成层数可调的双轴应变MoS2纳米壳，并深入研究了双轴应力和层数如何影响其局部电子构型和活性中心结构。电化学测试和密度泛函理论（DFT）计算表明： 1）可以优化MoS2纳米壳中的应变程度、层数和Mo配位条件以实现增强的析氢反应（HER） 活性；2）双轴应变和S空位有助于促进氢吸附步骤；3）具有4个配位数的特定Mo位点的双层 MoS2纳米壳表现出高效的理论催化活性。这项工作为制备具有微调层数的双轴应变TMDs电极以及如何提高电催化性能开辟了一条新的有效途径。

上述工作得到了国家自然科学基金、中科院交叉团队和新加坡科技研究局项目的支持。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202195

图1. Ni3S2@BLMoS2的合成与结构表征。

图2. DFT理论计算。